電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車的製作方法

2023-06-02 09:12:16

專利名稱：電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動機車，特別是指一種電動機也會被車輪帶動轉動的電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車。
背景技術：
目前，電動機車的製造技術已呈持續進步及發展中，引人注意之處仍局限於其相 關於電池方面的技術，諸如蓄電、充電方面的技術，然而，與電動機車的外圍裝置相結合的 有關技術中仍大部分以沿用現有機車，也就是現有的以引擎為動力的機車之外圍技術為主。現有的發電方式會有一個切換開關，以手動切換電動機(如馬達)的驅動模式或 是發電模式，而當進入發電模式時為固定負載發電，會造成瞬間大阻抗的變化，導致行車不 順及騎乘不舒適。再者，切換開關可設置在龍頭把手上，供駕駛者設定，但當切換開關產生異常或操 作不當時，會造成電動機車失去動力，產生無可預期的危險。另，此種電動機與車輪間可互為傳動的電動機車，在進行前進或後退的牽車時，會 因車輪的轉動而傳動電動機被動的轉動，該傳動或因傳動系統間機構的磨擦阻力，或因電 動機本身產生的頓轉轉矩(Coggingtorque)等而使得駕駛者必須耗費較多的力氣去進行 牽車，十分的不便。所以，如何能避免前述缺失，是目前在電動機車的問題上的一個刻不容緩的課題。

發明內容
本發明的主要目的，是提供一種電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車，有 驅動模式與發電模式間的切換，且驅動模式優先於發電模式。本發明的次一目的，是在發電模式時以漸增式發電進行，以避免行車不順。本發明的再一目的，是在剎車時可切換成發電模式，有電動機剎車(即類似引擎 剎車)的輔助力，同時一併產生電力回充電池作用。本發明的另一目的，是在於提供一種處於牽車狀態下，能提供些微輔助動力的牽 引模式，以減輕車輛牽動的不便。因此，本發明為達上述目的，是提供一種電動機與車輪間可互為傳動控制的電動 機車，該電動機車至少包括一電動機、一啟動開關、一控制電路、一加速裝置、一驅動電路及 車輪，該電動機與車輪間為可互為傳動的連接，且在驅動模式、發電模式間切換，而該驅動 模式優先於該發電模式。本發明的有益效果是本發明採用電動機與車輪間可互為傳動控制方式，使得可 以在驅動模式、發電模式間切換，並且驅動模式優先於發電模式的控制，於發電模式時為漸 增式的發電，可避免行車不順、騎乘不舒適等，以及，一可產生剎車信號的剎車迴路，在一定 條件下的剎車可切換為發電模式，有電動機剎車(即類似引擎剎車)的剎車輔助力也一併形成發電作用；另，牽引模式下所提供可驅動車輪轉動的輔助動力，使車輛前進或後退的牽 行，輕力即可達成而易於牽車操作。


圖1是本發明一實施例的結構示意圖；圖2是本發明自動切換於驅動模式與發電模式的流程圖；圖3是本發明控制電路提供的漸增式發電值的曲線示意圖；圖4是本發明驅動模式優先於發電模式的流程圖；圖5是本發明於一牽引模式的流程圖；圖6是本發明於發電模式下的PWM與現有的發電PWM的比較圖。主要組件符號說明1電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車2電動機3啟動開關4控制電路5加速裝置6驅動電路7 車輪8轉速感測裝置9轉向傳感器10其他輸入/輸出裝置
具體實施例方式為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合實施方式 並配合附圖詳予說明。請參考圖1，是表示本發明一實施例的結構示意圖；本實施例的電動機與車輪間 可互為傳動控制的電動機車1，至少包含一電動機2、一啟動開關3、一控制電路4、一加速裝 置5、一驅動電路6及車輪7。控制電路4與啟動開關3 (如鑰匙開關)、加速裝置5、驅動電路6電性連接，更可 與其他輸入/輸出裝置10(如剎車迴路)連接。控制電路4可依據電性連接間作動的信號 控制驅動電路6以驅動該電動機2。而驅動電路6與電動機2電性連接，且電動機2與車輪7形成可互為傳動的連接， 比如該車輪7為後輪。另，電動機2連接一轉速感測裝置8和一轉向傳感器9，且轉速感測 裝置8和轉向傳感器9再與控制電路4電性連接，採用轉速感測裝置8和轉向傳感器9的 設置，以偵測電動機2的轉速和轉向。請同時參考圖2及圖3，其中，圖2表示本發明自動切換於驅動模式與發電模式的 流程圖，圖3表示本發明控制電路提供的漸增式發電值的曲線圖。本發明電動機與車輪間 可互為傳動控制的電動機車1自動切換於驅動模式與發電模式的步驟表述如下步驟Sl 1 驅動電路6處於一驅動模式；
步驟S12 控制電路4偵測加速裝置5的狀態；步驟S13 控制電路4判斷加速裝置5的命令是否為零(即電動機2是否為動力 輸出狀態)；若加速裝置5的命令不為零(即電動機2為動力輸出狀態)，則回到步驟S12， 控制電路4繼續偵測；步驟S14 若加速裝置5的命令為零時(即電動機2無動力輸出)，則轉速感測裝 置8將電動機2的轉速值信號傳送到控制電路4記錄為一自然轉速；步驟S15 轉速感測裝置8繼續偵測電動機2的一實際轉速，該實際轉速是指電動 機2不再是動力運轉下，該電動機被行駛轉動的車輪帶動運轉的轉速；該實際轉速信號並 傳送至控制電路4;步驟S16 控制電路4判斷實際轉速是否大於自然轉速；步驟S17 若實際轉速呈降低現象而小於自然轉速，則回到步 驟S12 ；步驟S18 若實際轉速呈增加現象而大於自然轉速時，則控制電路4控制驅動電路 6進入發電模式，並使驅動電路6讓電動機2產生漸增式的發電(如圖3所示)；步驟S19 控制電路4偵測一解除發電模式的條件，如符合，即控制驅動電路6解 除發電模式並回到步驟S12。其中，解除發電模式的條件包括實際轉速低於自然轉速、加速裝置被作動而形成 未歸零等。另，本發明經測試，在無段變速的傳動系統下該自然轉速變化為實際轉速時，或 因組件間的傳動因素，該實際轉速可能會變化為一較低的轉速，因此前述實際轉速大於或 小於自然轉速的比值，即需要以增、減或以百分率計速等一些數值處理，對自然轉速或實際 轉速作數值上的調整(例如將自然轉速處理成80%的數值或將實際轉速增為120%的數 值)，然後再將自然轉速與實際轉速作邏輯上的比對或應用。當然如果是電動機與車輪間為 機械剛性連動(如輪殼式馬達)即有11的比值。因此，採用上述步驟，可以克服現有技術必須手動切換開關的技術問題，即可自動 切換到發電模式(如當在下坡行駛時)，且因為有漸增式的發電，故可避免行車時遇到阻抗 突然產生大變化而造成的行車不順及騎乘的不舒適感。請參考圖6，表示本發明於發電模式 下的PWM示意圖，用以說明透過PWM開關控制，可以控制發電開關ON的時間漸增而有漸增 的發電值。當然，此種發電值的控制可以增或減的調變，可以在高轉速下進行小電量發電， 以滿足發電回充時蓄電池對充電電流、充電電壓等限制的相關要求。本發明的其他輸入/輸出裝置10可以是一剎車迴路，由剎車信號觸發以切換成發 電模式，有電動機剎車(即類似引擎剎車)的剎車輔助力下也一併形成發電作用。該剎車 迴路具一剎車開關，剎車開關可以是手剎車裝置內的連動開關，當作動手剎車時剎車開關 被開啟，該剎車迴路即產生一剎車信號，使控制電路4得以控制驅動電路6將電動機2切換 成發電模式。但是，這種由剎車信號來切換成發電模式的前提是加速裝置5的命令為零的 條件下才會進行切換，因此，本發明的剎車切換，必然在加速裝置5為零的命令和剎車信號 二信號並存下，才會切換成發電模式，該發電也是以漸增式的發電進行。請參考圖4，表示本發明驅動模式優先於發電模式的流程圖，此驅動模式必須優先 於發電模式的步驟表述如下步驟S21 驅動電路6處於發電模式；步驟S22 控制電路4偵測加速裝置5的狀態；
步驟S23 控制電路4判斷加速裝置5的命令是否為零；步驟S24 若加速裝置5的命令為零者，則維持發電模式，並回到步驟S22 ；步驟S25 若加速裝置5的命令不為零，則控制電路4自動地控制驅動電路6進入 驅動模式。因此，由上述驅動模式必須優先於發電模式的步驟，可以達到操控需求，例如在斜 坡起步時需剎車、加速同時操作下，機車應為驅動模式而非發電模式。請參考圖5，表示本發明於一牽車模式的流程圖。車輛被牽動時，車輪的轉動會帶 動電動機形成被動轉動，該帶動或因傳動系統間機構的磨擦阻力，或因電動機本身產生的 頓轉轉矩(Cogging torque)等阻力，造成車輛牽行不易且費力，而牽車情形或有要牽離擁 擠空間、無法騎乘的牽行等(如弱電或其他機構因素)，因此本發明設計一牽引模式，可提 供些微的動力輔助，而牽引模式的步驟表述如下步驟S301 控制電路4被啟動；步驟S302 控制電路4偵測加速裝置5的命令是否為零 ；步驟S303 加速裝置5的命令不為零則回到步驟S302 ；步驟S312 控制電路4偵測加速裝置5的命令為零狀態下，且轉速感測裝置8和 轉向傳感器9偵測電動機2的實際轉速和轉向，並傳送到控制電路4。其中，實際轉速即是 電動機2被車輪帶動轉動的轉速；步驟S313 控制電路4判斷加速裝置5的命令是否為零，及判斷電動機2的實際 轉速是否為零；若加速裝置5的命令不為零則回到步驟S302 ；若加速裝置5的命令為零，但 電動機2的實際轉速不為零者，則回到步驟S312 ；若加速裝置5的命令為零，且電動機2的 實際轉速為零者則到步驟S314 ；步驟S314 轉速感測裝置8和轉向傳感器9偵測電動機2的實際轉速及轉向，並 傳送至控制電路4;步驟S315 控制電路4判斷實際轉速是否大於或等於一預定低轉速範圍的最小 值；若實際轉速小於預定低轉速範圍的最小值者，則回到步驟S314 ；步驟S316 若實際轉速大於或等於預定低轉速範圍的最小值者，控制電路4控制 驅動電路6進入牽引模式，讓電動機2以一預定輔助輸出力量轉動車輪7，且輔助力量方向 為前次偵測到的轉向(可為步驟S314或步驟S320偵測到的轉向)；步驟S317 轉速感測裝置8偵測電動機2的實際轉速，以及偵測加速裝置5的命 令是否為零，並傳送至控制電路4 ；步驟S318 控制電路4判斷實際轉速是否在一預定的低轉速範圍內，以及判斷加 速裝置5的命令是否為零；若加速裝置5的命令不為零則回到步驟S302 ；步驟S319 若加速裝置5的命令為零且實際轉速在預定低轉速範圍內者，則維持 原操作(即處於牽引模式並提供輔助動力)，並回到步驟S317 ；步驟S320 若加速裝置5的命令為零且實際轉速小於預定低轉速範圍者，則取消 牽引輔助動力，但維持牽引模式的轉速和轉向偵測並傳送到控制電路4;步驟S330 控制電路4判斷實際轉速是否在一預定的低轉速範圍內，以及判斷加 速裝置5的命令是否為零；若加速裝置5的命令不為零則回到步驟S302 ；若實際轉速大於0 但小於預定低轉速範圍的最小值者，則回到步驟S320 ；若實際轉速大於或等於預定低轉速範圍的最小值者，則回到步驟S316，此時輔助力量方向為前次步驟S320偵測到轉向；步驟S321 若加速裝置5的命令為零且實際轉速大於預定低轉速範圍者，則維持牽引模式，但停止提供輔助動力；步驟S322 轉速感測裝置8和轉向傳感器9偵測電動機2的實際轉速和轉向以及 加速裝置5的命令是否為零，並傳送至控制電路4 ；步驟S323 控制電路4判斷實際轉速是否大於預定低轉速範圍的最大值，以及加 速裝置5的命令是否為零；若實際轉速大於預定低轉速範圍的最大值者，則回到步驟S321 ； 若加速裝置5的命令不為零時則回到步驟S302 ；步驟S324 若實際轉速小於或等於預定低轉速範圍的最大值者，則維持牽引模式 並恢復輔助動力，再回到步驟S317。其中，優選地，用於無段變速系統的預定低轉速範圍可設定在250RPM到1500RPM 之間，但並不以此為限，可依需求設定，以及驅動車輪轉動的輔助動力也可依需求設定。另， 前述判斷電動機2的實際轉速是否為零的判斷方式為最佳，但也可以採用零至小於該預定 低轉速範圍最小值間的任一轉速或該區間轉速作為判斷值，或將零、任一轉速、區間轉速等 放棄判斷，也無礙牽引模式的實施，但可能會增加一些不必要的輔助動力輸出，因而造成電 力浪費。前述實際轉速小於或大於預定低轉速範圍者，有維持牽引模式但停止提供輔助動 力的判斷，此判斷也可以採用取消牽引模式的方式取代，也無礙牽引模式的實施。因此，藉由上述電動機2與車輪7間可互為傳動控制，而有驅動模式、發電模式間 的切換，並以驅動模式優先於發電模式的控制，於發電模式時為漸增式的發電，可避免行車 不順、騎乘不舒適等，以及，一可產生剎車信號的剎車迴路，在一定條件下的剎車可切換為 發電模式，有電動機剎車(即類似引擎剎車)的剎車輔助力也一併形成發電作用；另，牽引 模式下所提供可驅動車輪轉動的輔助動力，使車輛前進或後退的牽行，輕力即可達成而易 於牽車操作。以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發 明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技 術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
權利要求
一種電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車，該電動機車至少包括一電動機、一啟動開關、一加速裝置、一控制電路、一驅動電路及車輪；該電動機、啟動開關、加速裝置和驅動電路與控制電路電性連接，控制電路根據電性連接間作動的信號控制驅動電路以驅動該電動機，其特徵在於該電動機為可驅動車輪轉動的驅動模式，以及轉動的車輪帶動電動機被動的轉動、控制電路接受該電動機被動轉動的信號以控制驅動電路使電動機形成發電模式；該控制電路依據加速裝置的命令是否為零來控制驅動電路，以驅動該電動機在驅動模式、發電模式間切換，其中，該驅動模式優先於該發電模式。
2.根據權利要求1所述的電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車，其特徵在於 該發電模式是一種發電開關ON的時間漸增、並且漸增方式可調變的發電模式。
3.根據權利要求1所述的電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車，其特徵在於 該電動機電性連接一轉速感測裝置，且該轉速感測裝置與該控制電路電性性接，該加速裝 置在命令為零的條件下，該控制電路依據轉速感測裝置先記錄一自然轉速值，該轉速感測 裝置再偵測該電動機被車輪帶動的一實際轉速值，當該實際轉速值大於該自然轉速值且呈 持續增加狀態時，該控制電路控制該驅動電路讓電動機進入該發電模式。
4.根據權利要求3所述的電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車，其特徵在於 該實際轉速值大於自然轉速值的比值，是經增、減或以百分率調整後的計速值。
5.根據權利要求1所述的電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車，其特徵在於 一與剎車裝置連動的剎車迴路與控制電路電性連接，在作動剎車時產生一剎車信號，該剎 車信號在加速裝置命令為零的條件下，該控制電路控制該驅動電路讓電動機進入該發電模 式。
6.一種電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車，該電動機車至少包括一電動機、 一啟動開關、一加速裝置、一控制電路、一驅動電路及車輪；該電動機、啟動開關、加速裝置 和驅動電路與控制電路電性連接，控制電路根據電性連接間作動的信號控制驅動電路以驅 動該電動機，以及電動機與轉速和轉向感測裝置連接，其特徵在於該轉速和轉向感測裝置與該控制電路電性性接，當該加速裝置的命令為零，該電動機 被車輪傳動而轉動的一實際轉速在一預定低轉速範圍內，則該控制電路自動地控制該驅動 電路讓電動機進入一牽引模式，以提供輔助動力使車輛前進或後退而易於牽行。
7.根據權利要求6所述的電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車，其特徵在於 該實際轉速小於或大於該預定低轉速範圍者則取消牽引模式。
8.一種電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車，該電動機車至少包括一電動機、 一啟動開關、一加速裝置、一控制電路、一驅動電路及車輪；該電動機、啟動開關、加速裝置 和驅動電路與控制電路電性連接，控制電路根據電性連接間作動的信號控制驅動電路以驅 動該電動機，其特徵在於該電動機為驅動車輪轉動的驅動模式，以及轉動的車輪帶動電動機被動的轉動、控制 電路接受該電動機被動轉動的信號以控制驅動電路使電動機形成發電模式；該控制電路根據加速裝置的命令是否為零來控制驅動電路、以驅動該電動機在驅動模 式、發電模式間切換，其中，該發電模式是一種發電開關ON的時間漸增、並且漸增方式可調 變的發電模式。
9.根據權利要求8所述的電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車，其特徵在於 該驅動模式與發電模式間的切換，該驅動模式優先於該發電模式。
全文摘要
本發明公開了一種電動機與車輪間可互為傳動控制的電動機車，至少包括電動機、啟動開關、加速裝置、控制電路、驅動電路及車輪，其中，電動機與車輪間構成可互為傳動作用，有驅動模式、發電模式間的切換，且驅動模式優先於發電模式，以避免產生行車不順、騎乘不舒適以及失去動力所造成的危險，以及牽動機車時具有一牽引模式的微動力輔助以驅動車輪，可輕易操作車輛前進、後退的牽行。
文檔編號B62K11/00GK101830184SQ201010166570
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月20日 優先權日2010年4月20日
發明者朱明聰 申請人:愛德利科技股份有限公司